CN107574691B - 一种活性阳离子改性剂及其制备方法和改性蚕丝纤维的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种活性阳离子改性剂的制备方法，依次包括以下步骤：反应容器内先后加入水、乙二胺、甲醛水溶液后水浴至少30min，水浴温度35℃‑60℃；水浴温度冷却保持在35℃后加入二甲胺水溶液，反应1h；将水浴温度升至40℃加入环氧氯丙烷，保持温度在40℃反应1.5h后制得改性剂XS。XS改性剂有多个活性环氧基，因此，在接枝反应中，即使有一定数量的环氧基发生水解，但只要有一个环氧基与蚕丝纤维发生化学反应，阳离子改性剂就会牢固地接枝在蚕丝纤维上，所以，阳离子改性剂改性效率高。

Description

一种活性阳离子改性剂及其制备方法和改性蚕丝纤维的方法

技术领域

本发明涉及纺织工程技术领域，特别是涉及一种活性阳离子改性剂及其对蚕丝纤维改性的方法。

背景技术

蚕丝纤维被誉为“纤维皇后”，由于其有良好的光泽、悬垂性和突出的保健功能，深受广大消费者的喜爱，在服装领域有广泛的应用。蚕丝纤维一般用酸性染料和活性染料染色。酸性染料染色的蚕丝纤维，其皂洗牢度很差；而活性染料染色的蚕丝纤维，虽然皂洗牢度较好，但是，在染色时，会使用大量的盐，染料上染率低，利用率低，会产生大量高色度、高盐浓度的废水。环境处理负荷很大，环境污染严重。在全世界对环境污染问题日益重视的今天，印染企业受到很大的压力。不少印染企业因环境问题而停产，造成工人失业等社会问题。

目前，阳离子改性剂在印染工业上也有一定的应用，但普通的阳离子改性剂改性效果较差，染料上染率不理想，并且染深色效果很差，基本不能用于染深色，所以，开发具有更高改性效率的阳离子改性剂，提高染料的上染率，提高染色纤维和织物的皂洗牢度，有重要的理论和实际意义。

发明内容

本发明克服现有缺陷提供一种活性阳离子改性剂及其对蚕丝纤维改性的方法，经过改性的蚕丝纤维染色时，不管是酸性染料还是活性染料，染料上染率都达到99%以上，能够染深色，染色织物皂洗牢度达到4-5级。

本发明通过以下技术方案实现：

一种活性阳离子改性剂的制备方法，依次包括以下步骤：

1）反应容器内先后加入水、乙二胺、甲醛水溶液后水浴至少30min，水浴温度35℃-60℃；

2）水浴温度冷却保持在35℃后加入二甲胺水溶液，反应1h；

3）将水浴温度升至40℃加入环氧氯丙烷，保持温度在40℃反应1.5h后制得改性剂XS。

进一步优选：步骤1中加入的水、乙二胺、甲醛水溶液分别为180-450ml、6-15ml、27-67ml，甲醛水溶液的质量浓度为40%；步骤2中加入49-123ml质量浓度为33%的二甲胺水溶液；步骤3中加入的环氧氯丙烷为42-106ml。

进一步优选，步骤1水浴的同时进行搅拌。

一种活性阳离子改性剂，包括使用上述步骤制得的改性剂XS。

活性阳离子改性剂改性蚕丝纤维的方法，包括制备的改性剂XS，将所述的改性剂XS与水混合配置成质量浓度为5%-20%的改性剂XS水溶液，将经过脱胶的蚕丝纤维在常温下浸入改性剂XS溶液中，浸泡5-15min；然后取出蚕丝纤维在轧车中轧压；随后将蚕丝纤维放入烘箱中，在95-130℃温度条件下烘焙20-40min后将蚕丝纤维取出、洗涤、晾干，得到改性的蚕丝纤维。

进一步优选，蚕丝纤维轧压的压强为0.3MPa、带液率为100%。

具体的是：本发明采用乙二胺为起始原料，与甲醛、二甲胺、环氧氯丙烷反应，制取一种多季铵阳离子多活性基团的蚕丝阳离子改性剂。乙二胺首先与甲醛反应生成二（N,N二羟甲基）乙二胺，然后与二甲胺反应生成乙二胺四甲叉四（N,N二甲基胺），最后与环氧氯丙烷反应生成“乙二胺四甲叉四（N,N二甲基）六（2,3环氧丙基）氯化铵”（本申请简称“改性剂XS”）。将蚕丝纤维在一定浓度的改性剂XS溶液中于一定温度下浸渍一定时间，使蚕丝纤维沾上混合溶液，用轧车轧压，然后在定形机上进行高温焙烘，改性剂XS 与蚕丝纤维发生化学反应，将阳离子接枝在蚕丝纤维上。焙烘结束后，洗涤，就可以用阴离子染料进行染色。

本发明的原理是：沾附在蚕丝纤维上的阳离子改性剂在高温下与蚕丝纤维上的氨基、羟基发生化学反应，将阳离子改性剂以共价键牢固地接枝在蚕丝纤维上，赋予蚕丝纤维大量的季铵阳离子。用酸性染料、活性染料等阴离子染料进行染色时，阴离子染料就会受到阳离子的静电吸引力而上染到蚕丝纤维上，所以，染料上染率非常高，并且不用盐促染。同时，由于阴离子染料的负电荷被正电荷中和，阴离子染料的疏水基团使得染料几乎不溶于水，所以，染料的皂洗牢度很高。改性剂XS制备化学反应式如下：

乙二胺四甲叉四（N,N二甲基）六（2,3环氧丙基）氯化铵（XS）

其中，甲醛水溶液在反应过程中变成亚甲基，所以虽然在制备活性阳离子改性剂时使用了甲醛，但改性蚕丝不会产生甲醛。

本发明和现有技术相比具有以下优点：

（1）蚕丝纤维经XS活性阳离子改性后，可以赋予蚕丝纤维良好的染色性能，阳离子改性剂与蚕丝纤维发生化学反应，以多个共价键接枝在蚕丝纤维上；在染色过程中，即使有部分接枝共价键发生水解，只要有一个接枝的共价键没有水解，接枝在蚕丝纤维上的阳离子化合物就不会掉下来。所以，接枝的阳离子在蚕丝纤维上具有很高的接枝牢度。

（2）XS改性剂有多个活性环氧基，因此，在接枝反应中，即使有一定数量的环氧基发生水解，但只要有一个环氧基与蚕丝纤维发生化学反应，阳离子改性剂就会牢固地接枝在蚕丝纤维上，所以，阳离子改性剂改性效率高。

（3）改性的蚕丝纤维在染色时，染料上染率高，接近100%，并且不需要使用盐、碱，避免后续环境处理的成本。

（4）改性蚕丝纤维染色后，具有很高的皂洗牢度，不需要使用固色剂固色。

具体实施方式

实例1

在1000ml的圆底烧瓶中先后加入水450ml、15ml乙二胺、67ml质量浓度为40%的甲醛水溶液，放置在60℃的恒温水浴中，机械搅拌反应30min；冷却至35℃后，加入123ml质量浓度为33%的二甲胺水溶液反应1h；随后升温至40℃，加入环氧氯丙烷106ml，反应1.5h. 得到乙二胺四甲叉四（N,N二甲基）六（2,3环氧丙基）氯化铵（XS）改性剂。

将制得的XS改性剂配制成质量浓度为5%的水溶液，将经过脱胶的蚕丝纤维在常温下浸入XS水溶液中，浴比1：10, 浸泡10min，然后取出蚕丝纤维在轧车中轧压，轧压压强0.3MPa、带液率为100%。随后将蚕丝纤维放入烘箱中，在110℃温度条件下烘焙30min。随后将蚕丝纤维取出、洗涤、晾干，就得到阳离子改性的蚕丝纤维。

将5g改性蚕丝纤维放入100ml含Polar yellow 5GN280%质量浓度为0.1%的染液中，在60℃温度下染色20min，染料的上染率达到99.5%，染色纤维皂洗牢度达到4级。本实施例中的皂洗是用质量浓度0.1%的碳酸钠和质量浓度0.1%的十二烷基苯磺酸钠皂洗，皂洗温度60℃，时间30 min。

实例2

在1000ml的圆底烧瓶中先后加入水300ml、10ml乙二胺、45ml质量浓度为40%的甲醛水溶液，放置在40℃的恒温水浴中，机械搅拌反应30min；冷却至35℃后，加入82ml质量浓度为33%的二甲胺水溶液反应1h；随后升温至40℃，加入环氧氯丙烷70ml，反应1.5h. 得到乙二胺四甲叉四（N,N二甲基）六（2,3环氧丙基）氯化铵（XS）改性剂。

将制得的XS改性剂配制成质量浓度为10%的水溶液，将经过脱胶的蚕丝纤维在常温下浸入XS水溶液中，浴比1：10, 浸泡10min，然后取出蚕丝纤维在轧车中轧压，轧压压强0.3MPa、带液率为100%。随后将蚕丝纤维放入烘箱中，在100℃温度条件下烘焙25min。随后将蚕丝纤维取出、洗涤、晾干，就得到阳离子改性的蚕丝纤维。

将10g改性蚕丝纤维放入200ml含Polar Blue RLS200%质量浓度为0.2%的染液中，在60℃温度下染色20min，染料的上染率达到99.6%，染色纤维皂洗牢度达到4级。本实施例中的皂洗是用质量浓度0.1%的碳酸钠和质量浓度0.1%的十二烷基苯磺酸钠皂洗，皂洗温度60℃，时间30 min。

实例3

在1000ml的圆底烧瓶中先后加入水360ml、12ml乙二胺、54ml质量浓度为40%的甲醛水溶液，放置在50℃的恒温水浴中，机械搅拌反应30min；冷却至35℃后，加入98ml质量浓度为33%的二甲胺水溶液反应1h；随后升温至40℃，加入环氧氯丙烷85ml，反应1.5h. 得到乙二胺四甲叉四（N,N二甲基）六（2,3环氧丙基）氯化铵（XS）改性剂。

将制得的XS改性剂配制成质量浓度为15%的水溶液，将经过脱胶的蚕丝纤维在常温下浸入XS水溶液中，浴比1：10, 浸泡10min，然后取出蚕丝纤维在轧车中轧压，轧压压强0.3MPa、带液率为100%。随后将蚕丝纤维放入烘箱中，在120℃温度条件下烘焙35min。随后将蚕丝纤维取出、洗涤、晾干，就得到阳离子改性的蚕丝纤维。

将10g改性蚕丝纤维放入200ml含直接耐酸大红4BS质量浓度为0.3%的染液中，在60℃温度下染色20min，染料的上染率达到99.6%，染色纤维皂洗牢度达到5级。本实施例中的皂洗是用质量浓度0.1%的碳酸钠和质量浓度0.1%的十二烷基苯磺酸钠皂洗，皂洗温度60℃，时间30 min。

实例4

在1000ml的圆底烧瓶中先后加入水180ml、6ml乙二胺、27ml质量浓度为40%的甲醛水溶液，放置在35℃的恒温水浴中，机械搅拌反应30min；冷却至35℃后，加入49ml质量浓度为33%的二甲胺水溶液反应1h；随后升温至40℃，加入环氧氯丙烷42ml，反应1.5h，得到乙二胺四甲叉四（N,N二甲基）六（2,3环氧丙基）氯化铵（XS）改性剂。

将制得的XS改性剂配制成质量浓度为7%的水溶液，将经过脱胶的蚕丝纤维在常温下浸入XS水溶液中，浴比1：10, 浸泡15min，然后取出蚕丝纤维在轧车中轧压，轧压压强0.3MPa、带液率为100%。随后将蚕丝纤维放入烘箱中，在130℃温度条件下烘焙20min。随后将蚕丝纤维取出、洗涤、晾干，就得到阳离子改性的蚕丝纤维。

将10g改性蚕丝纤维放入200ml活性艳兰KN-R质量浓度为0.15%的染液中，在60℃温度下染色20min，染料的上染率达到99.4%，染色纤维皂洗牢度达到5级。本实施例中的皂洗是用质量浓度0.1%的碳酸钠和质量浓度0.1%的十二烷基苯磺酸钠皂洗，皂洗温度60℃，时间30 min。

实例5

在1000ml的圆底烧瓶中先后加入水390ml、13ml乙二胺、59ml质量浓度为40%的甲醛水溶液，放置在40℃的恒温水浴中，机械搅拌反应30min；冷却至35℃后，加入107ml质量浓度为33%的二甲胺水溶液反应1h；随后升温至40℃，加入环氧氯丙烷91ml，反应1.5h，得到乙二胺四甲叉四（N,N二甲基）六（2,3环氧丙基）氯化铵（XS）改性剂。

将制得的XS改性剂配制成质量浓度为20%的水溶液，将经过脱胶的蚕丝纤维在常温下浸入XS水溶液中，浴比1：10, 浸泡5min，然后取出蚕丝纤维在轧车中轧压，轧压压强0.3MPa、带液率为100%。随后将蚕丝纤维放入烘箱中，在95℃温度条件下烘焙40min。随后将蚕丝纤维取出、洗涤、晾干，就得到阳离子改性的蚕丝纤维。

将10g改性蚕丝纤维放入200ml活性艳兰B-2GLN质量浓度为0.4%的染液中，在60℃温度下染色20min，染料的上染率达到99.3%，染色纤维皂洗牢度达到5级。本实施例中的皂洗是用质量浓度0.1%的碳酸钠和质量浓度0.1%的十二烷基苯磺酸钠皂洗，皂洗温度60℃，时间30 min。

Claims (6)

1.一种活性阳离子改性剂的制备方法，其特征依次包括以下步骤：

1）反应容器内先后加入水、乙二胺、甲醛水溶液后水浴至少30min，水浴温度35℃-60℃；

2）水浴温度冷却保持在35℃后加入二甲胺水溶液，反应1h；

3）将水浴温度升至40℃加入环氧氯丙烷，保持温度在40℃反应1.5h后制得改性剂XS。

2.根据权利要求1所述的一种活性阳离子改性剂的制备方法，其特征是：步骤1中加入的水、乙二胺、甲醛水溶液分别为180-450ml、6-15ml、27-67ml，甲醛水溶液的质量浓度为40%；步骤2中加入49-123ml质量浓度为33%的二甲胺水溶液；步骤3中加入的环氧氯丙烷为42-106ml。

3.根据权利要求2所述的一种活性阳离子改性剂的制备方法，其特征是：步骤1水浴的同时进行搅拌。

4.一种活性阳离子改性剂，其特征是：包括权利要求1至3任一项制得的改性剂XS。

5.活性阳离子改性剂改性蚕丝纤维的方法，包括权利要求4中的改性剂XS，其特征是：将所述的改性剂XS与水混合配置成质量浓度为5%-20%的改性剂XS水溶液，将经过脱胶的蚕丝纤维在常温下浸入改性剂XS溶液中，浸泡5-15min；然后取出蚕丝纤维在轧车中轧压；随后将蚕丝纤维放入烘箱中，在95-130℃温度条件下烘焙20-40min后将蚕丝纤维取出、洗涤、晾干，得到改性的蚕丝纤维。

6.根据权利要求5所述的活性阳离子改性剂改性蚕丝纤维的方法，其特征是：蚕丝纤维轧压的压强为0.3MPa、带液率为100%。